CN113494700A - 一种近光初级光学元件、车灯模组、车灯和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车车灯，公开了一种近光初级光学元件，由后向前依次包括入光部(101)、通光部(102)和出光部(103)，所述出光部(103)包括主出光面(1031)和与所述主出光面(1031)相连的次出光面(1032)，所述次出光面(1032)上设有近光截止线结构(105)，所述次出光面(1032)适于将射至所述近光截止线结构(105)的光线向前上方折射。本发明还公开了包括该近光初级光学元件的车灯模组和、车灯和车辆。本发明的近光初级光学元件结构简单，能够有效改善近光明暗截止线的颜色，弱化色散现象。

Description

一种近光初级光学元件、车灯模组、车灯和车辆
技术领域
本发明涉及汽车车灯，具体地，涉及一种近光初级光学元件。此外，本发明还涉及一种包括所述近光初级光学元件的车灯模组、车灯和车辆。
背景技术
现有车辆的照明光线投射在车辆前方25m处的竖直配光屏幕上的配光图案分为近光照明光形和远光照明光形，近光照明光形由车灯模组中的近光模组形成，近光模组中通常设置有近光初级光学元件(比如反射镜、光导)和次级光学元件(比如透镜)，近光光源射出的光线依次经近光初级光学元件和次级光学元件射出后形成近光照明光形，而射至近光初级光学元件下边缘的近光明暗截止线结构的光线会形成近光照明光形中的近光明暗截止线。
但是，现有技术中的经过近光初级光学元件的近光截止线结构的光线会有大部分从次级光学元件(透镜)的下部进入，而经过次级光学元件折射后形成的近光明暗截止线颜色偏蓝色，色散现象严重，会造成驾驶员驾驶过程中的不适。
基于上述原因，现有技术难以有效保证近光照明光形的近光截止线颜色理想，色散现象不严重。
发明内容
本发明第一方面所要解决的问题是提供一种近光初级光学元件，该近光初级光学元件结构简单，能够有效改善近光明暗截止线的颜色，弱化色散现象。
此外，本发明第二方面要解决的问题是提供一种车灯模组，该车灯模组的近光初级光学元件结构简单，能够有效改善近光明暗截止线的颜色，弱化色散现象。
进一步地，本发明第三方面要解决的问题是提供一种车灯，该车灯的近光初级光学元件结构简单，能够有效改善近光明暗截止线的颜色，弱化色散现象。
更进一步地，本发明第四方面要解决的问题是提供一种车辆，该车辆的近光照明光形的近光明暗截止线的颜色理想，色散现象不明显。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种近光初级光学元件，该近光初级光学元件由后向前依次包括入光部、通光部和出光部，所述出光部包括主出光面和与所述主出光面相连的次出光面，所述次出光面上设有近光截止线结构，所述次出光面适于将射至所述近光截止线结构的光线向前上方折射。
作为一种优选实施方式，所述主出光面和所述次出光面之间设有过渡面，所述过渡面适于将所述主出光面和所述次出光面顺滑连接。
更优选地，所述过渡面为圆弧面。
作为另一种优选实施方式，所述通光部的下表面和所述次出光面相交形成所述近光截止线结构。
更优选地，所述次出光面由上至下逐渐向后下方倾斜。
作为一种具体结构形式，所述入光部为聚光杯结构，该聚光杯结构的入光端为平面或者该聚光杯结构的后部设有凹槽且所述凹槽内设有向后方凸起的曲面；或者所述入光部为向后凸出的凸起或锥体结构。
进一步具体地，所述通光部的左右两侧一体连接有安装部。
作为另一种具体结构形式，所述主出光面和所述次出光面之间形成有夹角θ，且100°≤θ＜180°。
更具体地，所述夹角θ取值为120°≤θ＜160°。
进一步具体地，所述夹角θ＝150°。
本发明第二方面提供一种车灯模组，由后向前依次包括光源、根据上述技术方案中任意一项所述的近光初级光学元件和次级光学元件，所述光源与所述入光部一一对应设置，所述近光初级光学元件的入光部光轴与所述次级光学元件光轴形成有夹角γ，且所述近光初级光学元件沿着所述入光部光轴由后向前逐渐向前下方倾斜。
作为一种具体实施方式，所述夹角γ≥5°。
更具体地，所述夹角γ≥15°。
进一步具体地，所述夹角γ＝20°。
作为另一种具体实施方式，所述近光截止线结构设置于所述次级光学元件光轴的上下2mm区域内。
本发明第三方面提供一种车灯，包括根据上述技术方案中任一项所述的车灯模组。
本发明第四方面提供一种车辆，包括根据上述技术方案中所述的车灯模组。
通过上述技术方案，本发明的近光初级光学元件由后向前依次包括入光部、通光部和出光部，所述出光部包括主出光面和与所述主出光面相连的次出光面，所述次出光面上设有近光截止线结构，所述次出光面适于将射至所述近光截止线结构的光线向前上方折射。本发明的近光初级光学元件的出光部包括主出光面和次出光面，并且在次出光面上设置近光截止线结构，利用次出光面将射至近光截止线结构的光线向上偏折后射入次级光学元件，可以尽量避免光线由次级光学元件的下半部分射出，以此来改善近光明暗截止线的颜色，弱化色散现象，从而能够提高驾驶员的视觉感受。
有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
图1是现有技术的近光初级光学元件的一个具体实施例的结构示意图；
图2是现有技术的车灯模组的光路图；
图3是车灯的近光光形的模拟示意图；
图4是本发明具体实施例的近光初级光学元件的结构示意图之一；
图5是本发明具体实施例的近光初级光学元件的结构示意图之二；
图6是本发明具体实施例的近光初级光学元件的结构示意图之三；
图7是本发明具体实施例的近光初级光学元件的结构示意图之四；
图8是图7的A向局部放大示意图；
图9是本发明具体实施例的近光初级光学元件的俯视图；
图10是图9的B-B剖面图；
图11是图10的C向局部放大示意图；
图12是本发明具体实施例的车灯模组的结构示意图之一；
图13是本发明具体实施例的车灯模组的结构示意图之二；
图14是本发明具体实施例的车灯模组的俯视图；
图15是图14的D-D剖面图；
图16是本发明具体实施例的车灯模组的光路图。
附图标记说明
1近光初级光学元件 101入光部
102通光部 1021下表面
103出光部 1031主出光面
1032次出光面 1033过渡面
104安装部 105近光截止线结构
2次级光学元件 3入光部光轴
4次级光学元件光轴 5主出光面曲面
6次出光面曲面 7近光明暗截止线
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
在本发明的描述中，需要解释的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”所指示的方位或位置关系是基于本发明的近光初级光学元件或者车灯模组安装到车辆上后，按照车辆的正常行驶状态下的方位所指示的方位或位置关系。具体地，次级光学元件2所在的一端为前，入光部101所在的一端为后，相对于前后方向，由后向前看，近光初级光学元件1的左右即为左右方向，近光初级光学元件1的上下即为上下方向。
根据《GB 4599-2007——汽车用灯丝灯泡前照灯》定义：明暗截止线为光束投射到配光屏幕上，目视感觉到的明暗显著变化的分界线，在本发明的描述中，需要说明的是，“近光明暗截止线”是本领域的通用术语，其为近光照明光形的上边界，近光明暗截止线7的形状根据不同国家的规定会有所不同。图3所示即为近光明暗截止线7的一种形状。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图4至图11所示，本发明一方面提供一种近光初级光学元件，该近光初级光学元件由后向前依次包括入光部101、通光部102和出光部103，所述出光部103包括主出光面1031和与所述主出光面1031相连的次出光面1032，所述次出光面1032上设有近光截止线结构105，所述次出光面1032适于将射至所述近光截止线结构105的光线向前上方折射。
从图1中可以看出，现有技术的近光初级光学元件1的出光部103为一连续顺滑的曲面，在该出光部103的下边缘形成有与近光明暗截止线7形状相匹配的近光截止线结构105，光线经该近光截止线结构105截取后由次级光学元件2投射后形成具有近光明暗截止线7的近光照明光形。从图2中可以看出，在包含有现有技术的近光初级光学元件1的车灯模组中，经过近光初级光学元件1的近光截止线结构105的光线(即图中虚线框内的光线)大部分是从次级光学元件2的下部进入，经次级光学元件2折射后形成近光明暗截止线7，该近光明暗截止线7的颜色偏蓝色，色散现象比较严重，在车辆行驶过程中会造成驾驶员的不适。
从图5中看出，本发明的近光初级光学元件的主出光面1031设置在主出光面曲面5上，次出光面1032则设置在次出光面曲面6上，而主出光面曲面5和出光面曲面6之间不平行，两者的相交处形成有过渡面1033，即主出光面1031和次出光面1032的之间形成有过渡面1033，该过渡面1033优选圆弧面，能够将主出光面1031和次出光面1032顺滑连接。光线经次出光面1032及设置在次出光面1032上的近光截止线结构105后，光线走向会如图16所示，经过近光截止线结构105的大部分光线(即图中虚线框中的光线)能够向上偏折进入次级光学元件2，使得形成的近光明暗截止线7的颜色是白色或者是黄色，边界颜色得到改善，提高了驾驶员的视觉感受。
如图4和图8所示，所述通光部102的下表面1021和所述次出光面1032相交形成所述近光截止线结构105。
作为一种优选结构形式，所述次出光面1032由上至下逐渐向后下方倾斜。
从图11中可看出，次出光面1032由上至下逐渐向后下方倾斜，可以保证经近光截止线结构105的光线能够向着前上方倾斜进入次级光学元件2。
在这里需要说明的是所述主出光面1031为向后凹入的曲面，次级光学元件2优选为透镜，从而能够将主出光面1031与该透镜的焦平面相适应，使车灯成像清晰。
作为另一种优选结构形式，所述入光部101为聚光杯结构，该聚光杯结构的入光端为平面或者该聚光杯结构的后部设有凹槽且所述凹槽内设有向后方凸起的曲面。
作为上述优选结构形式的另一种可选结构形式，所述入光部101为向后凸出的凸起或锥体结构。
本发明的入光部101的提供两种优选结构形式，一种是聚光杯结构，另一种是向后凸出的凸起或锥体结构，这两种结构的作用均是将光线聚集准直，以提高光线利用率。但是，本发明的入光部101并不局限于这两种结构，还可以是其他结构，其作用均是将光线聚集准直并射入通光部102，因此，其他一些具有汇聚光线作用的入光结构也均属于本发明的保护范围。
进一步优选地，所述通光部102的左右两侧一体连接有安装部104，用于定位、安装近光初级光学元件1。
作为一种具体实施方式，所述主出光面1031和所述次出光面1032之间形成有夹角θ，且100°≤θ＜180°。
优选地，所述夹角θ取值为120°≤θ＜160°。
更优选地，所述夹角θ＝150°。
从图11的局部放大图中可以看出，次出光面1032相对于主出光面1031向后下方倾斜，这样设置的目的是将射至近光截止线结构105处的光线向前上方倾斜，并射入次级光学元件2，尽可能地避免光线射入次级光学元件2的下部，以此来弱化色散现象，提高驾驶员的视觉感受。在这里，次出光面1032相对于主出光面1031向后下方倾斜，会使得次出光面1032与主出光面1031之间形成夹角θ，经检测，该夹角θ的范围为100°≤θ＜180°，优选夹角θ的范围为120°≤θ＜160°，更优选夹角θ的范围为θ＝150°。
从图12至图16中可以看出，本发明另一方面提供一种车灯模组，该车灯模组由后向前依次包括光源(图中未示出)、根据上述技术方案中任意一项所述的近光初级光学元件1和次级光学元件2，所述光源与所述入光部101一一对应设置，所述入光部101的入光部光轴3与所述次级光学元件2的次级光学元件光轴4形成有夹角γ，且所述近光初级光学元件1沿着所述初级光学元件光轴3由后向前逐渐向前下方倾斜。
在这里需要解释的是，次级光学元件光轴4是指沿着次级光学元件2的前后方向延伸，且经过次级光学元件2的焦点的虚拟直线。入光部光轴3则是指沿着入光部101的前后方向延伸，且经过入光部101的焦点的虚拟直线。
从图12至图16中可以看出，本发明的车灯模组中由后向前依次包括光源、近光初级光学元件1和次级光学元件2，光源与入光部101一一对应设置，并且从图15中可以看出，入光部光轴3与次级光学元件光轴4形成有夹角γ，此时，近光初级光学元件1向前下方倾斜，这样可以使得由次出光面1032出射的光线尽可能多的向上偏折至次级光学元件2，尽量避免光线由次级光学元件2的下部射出。
作为一种具体结构形式，所述夹角γ≥5°。
更具体地，所述夹角γ≥15°。
进一步地，所述夹角γ＝20°。
如此，以过次级光学元件2焦点的前后方向为参照，入光部光轴3与次级光学元件光轴4形成有夹角γ，该夹角γ≥5°，优选为夹角γ≥15°，更优选地，该夹角γ＝20°，该夹角γ保证近光初级光学元件1的位置在上下方向上前低后高，近光截止线结构105设置于次级光学元件光轴4处。
作为另一种具体结构形式，根据配光需要，所述近光截止线结构105设置于所述次级光学元件光轴4的上下2mm区域内。
本发明第三方面还提供一种车灯，包括根据上述技术方案中任一项所述的车灯模组。
本发明第四方面还提供一种车辆，包括根据上述技术方案所述的车灯。
由以上描述可以看出，本发明的近光初级光学元件1由后向前依次包括入光部101、通光部102和出光部103，所述出光部103包括主出光面1031和与所述主出光面1031相连的次出光面1032，所述次出光面1032上设有近光截止线结构105，所述次出光面1032适于将射至所述近光截止线结构105的光线向前上方折射。本发明的近光初级光学元件1的出光部103包括主出光面1031和次出光面1032，并且在次出光面1032上设置近光截止线结构105，利用次出光面1032将射至近光截止线结构105的光线向上偏折后射入次级光学元件2，可以尽量避免光线由次级光学元件2的下半部分射出，使得形成的近光明暗截止线7的颜色得以改善，以此来弱化色散现象，从而能够提高驾驶员的视觉感受。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (17)

1.一种近光初级光学元件，其特征在于，由后向前依次包括入光部(101)、通光部(102)和出光部(103)，所述出光部(103)包括主出光面(1031)和与所述主出光面(1031)相连的次出光面(1032)，所述次出光面(1032)上设有近光截止线结构(105)，所述次出光面(1032)适于将射至所述近光截止线结构(105)的光线向前上方折射。
2.根据权利要求1所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述主出光面(1031)和所述次出光面(1032)之间设有过渡面(1033)，所述过渡面(1033)适于将所述主出光面(1031)和所述次出光面(1032)顺滑连接。
3.根据权利要求2所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述过渡面(1033)为圆弧面。
4.根据权利要求1所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述通光部(102)的下表面(1021)和所述次出光面(1032)相交形成所述近光截止线结构(105)。
5.根据权利要求1所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述次出光面(1032)由上至下逐渐向后下方倾斜。
6.根据权利要求1所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述入光部(101)为聚光杯结构，该聚光杯结构的入光端为平面或者该聚光杯结构的后部设有凹槽且所述凹槽内设有向后方凸起的曲面；或者
所述入光部(101)为向后凸出的凸起或锥体结构。
7.根据权利要求1所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述通光部(102)的左右两侧一体连接有安装部(104)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述主出光面(1031)和所述次出光面(1032)之间形成有夹角θ，且100°≤θ＜180°。
9.根据权利要求8所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述夹角θ取值为120°≤θ＜160°。
10.根据权利要求9所述的近光初级光学元件，其特征在于，所述夹角θ＝150°。
11.一种车灯模组，其特征在于，由后向前依次包括光源、根据权利要求1至10中任意一项所述的近光初级光学元件(1)和次级光学元件(2)，所述光源与所述入光部(101)一一对应设置，所述近光初级光学元件(1)的入光部光轴(3)与所述次级光学元件光轴(4)形成有夹角γ，且所述近光初级光学元件(1)沿着所述入光部光轴(3)由后向前逐渐向前下方倾斜。
12.根据权利要求11所述的车灯模组，其特征在于，所述夹角γ≥5°。
13.根据权利要求12所述的车灯模组，其特征在于，所述夹角γ≥15°。
14.根据权利要求13所述的车灯模组，其特征在于，所述夹角γ＝20°。
15.根据权利要求11所述的车灯模组，其特征在于，所述近光截止线结构(105)设置于所述次级光学元件光轴(4)的上下2mm区域内。
16.一种车灯，其特征在于，包括根据权利要求11至15中任一项所述的车灯模组。
17.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求16所述的车灯模组。
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